第二章專(zhuān)題電磁感應(yīng)電路動(dòng)力學(xué)圖象能量動(dòng)量課件高二下學(xué)期人教版選擇性

第二章

電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)電路、動(dòng)力學(xué)、圖象、能量、動(dòng)量專(zhuān)題新教材人教版物理（選擇性必修第二冊(cè)）溫故知新關(guān)于電磁感應(yīng)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些知識(shí)？1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件（1）閉合電路

（2）磁通量變化2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向楞次定律和右手定則（切割）3、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（切割）電磁感應(yīng)的電路問(wèn)題典例講解（教材P46—6）如圖所示，電阻Rab為0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng)，線框中接有電阻R為0.4Ω。線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面。導(dǎo)體棒ab的長(zhǎng)度l為0.4m，運(yùn)動(dòng)的速度v為5m/s。線框的電阻不計(jì)。（1）電路abcd中哪部分相當(dāng)于電源？哪個(gè)位置相當(dāng)于電源的正極？哪一部分相當(dāng)于閉合電路中的外電路？（2）電動(dòng)勢(shì)多大？?jī)?nèi)阻多大？感應(yīng)電流多大？ab間的電壓多大？電磁感應(yīng)的電路問(wèn)題典例講解（教材P46—6）如圖所示，電阻Rab為0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng)，線框中接有電阻R為0.4Ω。線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面。導(dǎo)體棒ab的長(zhǎng)度l為0.4m，運(yùn)動(dòng)的速度v為5m/s。線框的電阻不計(jì)。（3）ab棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的安培力有多大？（4）ab棒所受安培力的功率有多大？電阻R的發(fā)熱功率有多大？電阻Rab發(fā)熱功率有多大？從能的轉(zhuǎn)化和守恒角度說(shuō)一說(shuō)這三個(gè)功率關(guān)系的含義。電磁感應(yīng)的電路問(wèn)題典例講解電磁感應(yīng)中電路問(wèn)題分析思路：1.明確哪部分電路或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該部分電路或?qū)w就相當(dāng)于電源，其他部分是外電路；2.畫(huà)等效電路圖，分清內(nèi)、外電路；3.用法拉第電磁感應(yīng)定律或E=Blv確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電流的方向。注意在等效電源內(nèi)部，電流方向從負(fù)極流向正極；4.運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率等公式聯(lián)立求解。電磁感應(yīng)的電路問(wèn)題跟蹤訓(xùn)練如圖所示，水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50m，左端接一電阻R=0.2Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上，并能無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)。當(dāng)棒ac以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：（1）ac棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小；（2）回路中感應(yīng)電流的大?。唬?）維持ac棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力的大小。電磁感應(yīng)的電路問(wèn)題變式訓(xùn)練如圖1所示，一個(gè)圓形的單匝線圈，線圈面積S=0.2m2，線圈的電阻r=1Ω，線圈外接一個(gè)阻值的電阻R=4Ω，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖2所示，求：（1）t=0.2s時(shí)流過(guò)電阻R的電流大小和方向；（2）在t=0.5s時(shí)ab兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab是多少？（3）0~0.6s整個(gè)電路中產(chǎn)生的熱量。（4）前0.6s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少?電磁感應(yīng)的電路問(wèn)題拔高訓(xùn)練（教材P46—3）如圖2—9所示，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的正方形導(dǎo)線框abcd邊長(zhǎng)為l，其中ab邊是電阻為R的均勻電阻絲，其余三邊是電阻可忽略的銅導(dǎo)線，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里?，F(xiàn)有一段長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料均與ab邊相同的電阻絲PQ架在線框上，并以恒定速度v從ad邊滑向bc邊。PQ在滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)線框的接觸良好。當(dāng)PQ滑過(guò)l/3的距離時(shí)，通過(guò)aP段電阻絲的電流是多大？溫故知新關(guān)于動(dòng)力學(xué)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些知識(shí)？勻變速直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律牛頓第二定律電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題典例講解如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng)=0.2m，頂端接阻值為R=2Ω的電阻，質(zhì)量為m=1kg、電阻為r=0.5Ω的金屬棒在距磁場(chǎng)上邊界h=5m處由靜止釋放，金屬棒和導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g=10m/s2。（1）金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力；（2）金屬棒運(yùn)動(dòng)的最大速度。電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題典例講解電磁感應(yīng)問(wèn)題中電學(xué)對(duì)象與力學(xué)對(duì)象的相互制約關(guān)系：如圖所示，在豎直平行光滑導(dǎo)電導(dǎo)軌上端接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌上套有一根金屬棒ab，其電阻為R/2，質(zhì)量為m，空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求：（1）ab棒下落的最大速度；（2）此時(shí)ab兩端的電壓。電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題跟蹤訓(xùn)練如圖所示，兩個(gè)光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ平行，間距L=1m，與水平面之間的夾角α=37°，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，MP間接有阻值的R=1.6Ω電阻，質(zhì)量m=1kg、電阻r=0.4Ω的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，sin37°=0.6，g=10m/s2。把金屬桿由靜止釋放，求：金屬桿的最大速度vm電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題變式訓(xùn)練電磁感應(yīng)的電路問(wèn)題拔高訓(xùn)練（教材P45—B組第4題）如圖所示，MN和PQ是兩根互相平行、豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌，已知導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，且電阻不計(jì)。ab是一根與導(dǎo)軌垂直而且始終與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿，金屬桿具有一定質(zhì)量和電阻。開(kāi)始時(shí)，將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，讓桿ab由靜止開(kāi)始自由下落，過(guò)段時(shí)間后，再將S閉合。若從S閉合開(kāi)始計(jì)時(shí)，請(qǐng)畫(huà)出金屬桿的速度隨時(shí)間變化的可能圖像，并結(jié)合圖像對(duì)金屬桿的受力和運(yùn)動(dòng)變化情況作出解釋。溫故知新關(guān)于能量我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些知識(shí)？重力做功動(dòng)能定理安培力做功電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題典例講解如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距L=1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為的電阻R=7.5Ω。磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上，B=1T。質(zhì)量為0.2kg、電阻r=2.5Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，棒從靜止到速度穩(wěn)定下滑的距離為15m。不計(jì)空氣阻力，g=10m/s2。（1）求金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度大??；（2）求此過(guò)程中，通過(guò)R的電荷量；（3）求此過(guò)程R產(chǎn)生的熱量。電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題跟蹤訓(xùn)練如圖所示，光滑平行足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為d=1m，與水平地面成θ=37°角放置，Q端接地，阻值為R=18Ω的電阻接在M、P間，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T，質(zhì)量為m=0.2kg，電阻為r=2Ω的導(dǎo)軌棒垂直于軌道，由靜止釋放，下滑距離s=3m，速度為v=4m/s，重力加速度g=10m/s2，求（1）導(dǎo)體棒速度為v時(shí)，PM點(diǎn)的電勢(shì)差。（2）從釋放到導(dǎo)體棒速度為v的過(guò)程中，電阻R中產(chǎn)生的熱量Q。電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題變式訓(xùn)練如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距L＝0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角θ＝30°，N、Q兩端和M、P兩端分別接R＝4Ω的相同定值電阻。一根金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，棒ab的兩端與導(dǎo)軌始終接觸良好，整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab在平行于導(dǎo)軌向上、大小為F＝4N的拉力作用下，由靜止沿導(dǎo)軌開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)x＝0.6m時(shí)達(dá)到最大速度。已知金屬棒ab的質(zhì)量m＝0.4kg，電阻r＝2Ω，重力加速度g取10m/s2，其他電阻不計(jì)，求：（1）金屬棒ab的最大速度；（2）此過(guò)程中，流過(guò)M、P間定值電阻的電荷量；（3）此過(guò)程中，金屬棒ab產(chǎn)生的焦耳熱。延伸：此過(guò)程中，M、P間定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題拔高訓(xùn)練如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=0.5m，兩端分別接電阻R1=6Ω，R2=3Ω，導(dǎo)軌的水平部分足夠長(zhǎng)，處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1.2T，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直，從距水平部分高h(yuǎn)=1.25m處無(wú)初速釋放，導(dǎo)體棒質(zhì)量m=0.12kg，電阻r=1Ω，其余電阻不計(jì)，重力加速度g取10m/s2。求：（1）導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度大??；（2）電阻R1兩端的最大電壓；（3）整個(gè)過(guò)程電阻R1產(chǎn)生的熱量。溫故知新我們接觸過(guò)哪些圖像問(wèn)題？v—t圖象U—I圖象圖線均與公式（函數(shù)表達(dá)式）相符合電磁感應(yīng)的圖象問(wèn)題典例講解（教材P44—7）在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)。規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖甲所示，磁場(chǎng)向上為正。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按乙圖變化時(shí)，請(qǐng)畫(huà)出導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像。電磁感應(yīng)的圖象問(wèn)題典例講解光滑絕緣水平桌面上的正方形區(qū)域內(nèi)，存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一粗細(xì)均勻的直角三角形金屬線框置于桌面上，如圖所示?，F(xiàn)用一水平外力F將線框勻速拉出磁場(chǎng)區(qū)域，此過(guò)程中，線框中的電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像正確的是（

）A

B

C

D電磁感應(yīng)的圖象問(wèn)題變式訓(xùn)練如圖所示，直角邊長(zhǎng)為2d的等腰直角三角形EFG區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左側(cè)有邊長(zhǎng)為d的正方形金屬線框ABCD以恒定速度v水平穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，設(shè)逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较颍瑒t線框通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，感應(yīng)電施i隨時(shí)間t變化的圖象是（

）A

B

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D電磁感應(yīng)的圖象問(wèn)題拔高訓(xùn)練如圖是一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框放在光滑水平面上的俯視圖，虛線右側(cè)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬框電阻為R，t=0時(shí)刻，金屬框在水平拉力F作用下從